KR100947434B1

KR100947434B1 - 스테인리스 강의 용강정련방법

Info

Publication number: KR100947434B1
Application number: KR1020070134501A
Authority: KR
Inventors: 남기주; 장재량; 김길범; 신재열
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2010-03-12
Also published as: KR20090066801A

Abstract

본 발명은 스테인리스 강의 용강 정련방법에 관한 것으로, 본 발명의 스테인리스 강의 용강 정련방법은 용강 중 탄소와 질소를 정련시키기 위해, 산소 가스를 상기 상취를 이용하여 상기 정련로 내부에 취입시키며, 상기 저취를 이용하여 상기 용강 내부에 불활성 가스를 취입시키는 제1 단계; 상기 정련로 내부에 투입되는 산소 가스의 취입량을 감소시키며, 상기 저취를 이용하여 상기 용강 내부에 불활성 가스를 취입시키는 제2 단계; 및 상기 상취로부터 취입되는 상기 산소 가스의 취입을 중단시키며, 상기 저취를 이용하여 상기 용강 내부에 불활성 가스를 취입시키는 제3 단계를 포함한다.

탈산, 산소 공급율속, 정련시간

Description

스테인리스 강의 용강정련방법{METHOD FOR MANUFACTURING STAINLESS STEEL}

본 발명은 스테인리스 강의 용강정련방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정련로의 취련시간을 단축시킬 수 있는 스테인리스 강의 용강정련방법에 관한 것이다.

일반적으로 스테인리스강의 정련설비인 AOD(Argon Oxygen Decarburization)는 탈탄, 환원, 탈류 단계로 구분하여 작업을 진행하며 산소와 불활성 기체에 의한 희석탈탄으로 용강 중 탄소를 제거하는 방식이다.

스테인리스강의 정련시 탈탄 작업은 강중에 포함된 탄소(C)를 순산소와 불활성 가스를 이용하여 제거하는 작업으로 고가금속인 강중의 크롬(Cr)산화를 억제하고 효과적으로 탄소를 제거하기 위해 Hilty의 우선 탈탄이론을 적용하여 탄소분압(Pco)을 낮추고 용강 온도를 높이는 작업방법을 적용하고 있다.

이와 같은 정련로 탈탄 반응식을 살펴보면,

2[Cr] + 3[O] -> (Cr₂O₃) --- (1)

(Cr₂O₃) + 3[C] -> 2[Cr] + 3{CO} --- (2)

초기 탈탄을 위해 산소를 노내에 취입시키면 Cr의 산화반응이 일어나며, Cr산화물이 강 중에 존재하는 탄소와 반응하여 탈탄이 진행된다.

표 1과 같이 정련로에서의 초기 고탄소 영역에서는 상취(Top Lance)를 사용하여 산소 가스를 정련로 내부에 취입시키는 제1 단계, 저취(Tuyere)를 통해 불활성 가스를 취입시키는 제2 단계, 저취(Tuyere)를 통해 불활성 가스를 재취입시키는 제3,4,5 단계를 통해 탈탄 작업이 수행되고 있다.

구분	상취 O₂	저취 O₂	저취 N₂, Ar
탈탄1단계	3.5	3	1
탈탄2단계		3	1
탈탄3단계		2.25	2.25
탈탄4단계		1	3
탈탄5단계		0.6	2.4
린스,리덕션단계			2.25

구분	상취(최대값)	저취(최대값)
포스코	150Nm3/min	120Nm3/min

그러나, 전술한 정련 방법은 상취를 최고 고탄 영역인 탈탄 1단계에만 사용하고 있어 용강의 탈산 작업 효율이 저하되며, 탈산 공정 시간이 증대되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점들을 해소하기 위해 도출된 발명으로, 본 발명은 탈탄 2단계에서도 상취를 이용하여 산소 가스를 공급시켜 용강의 취련시간을 감소시키며, 용강의 탈탄 효율을 향상시킬 수 있는 스테인리스 강의 용강정련방법을 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 스테인리스 강의 용강 정련방법은 용강 중 탄소와 질소를 정련시키기 위해, 산소 가스를 상기 상취를 이용하여 상기 정련로 내부에 취입시키며, 상기 저취를 이용하여 상기 용강 내부에 불활성 가스를 취입시키는 제1 단계; 상기 정련로 내부에 투입되는 산소 가스의 취입량을 감소시키며, 상기 저취를 이용하여 상기 용강 내부에 불활성 가스를 취입시키는 제2 단계; 및 상기 상취로부터 취입되는 상기 산소 가스의 취입을 중단시키며, 상기 저취를 이용하여 상기 용강 내부에 불활성 가스를 취입시키는 제3 단계를 포함한다.

이때, 상기 불활성 가스는 질소 및 아르곤 가스일 수 있으며, 상기 제3 단계에서 상기 용강 내부로 취입되는 아르곤 가스는 기존의 분당 투입되는 아르곤 가스보다 더 많이 투입될 수 있다. 상기 제1 단계의 산소 가스는 기존의 분당 투입되는 산소 가스보다 더 많이 투입될 수 있다.

본 발명은 탈탄 2단계에서도 상취를 이용하여 산소 가스를 공급시켜 용강의 취련시간을 감소시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예를 도시한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 정련로의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 스테인리스강의 정련은 전기로-정련로(AOD)-진공정련로(VOD)-래틀(LT)을 통해 연속 주조된다. AOD 정련로(100) 내부에는 용강(110)이 수용된다. 정련로(100)의 상부면에는 용강(110)의 표면에 가스를 취입시키기 위한 상취(Top lance:120)가 설치되며, 정련로(100)의 하부면에는 용강(110) 내부로 가스를 취입시키기 위한 저취(Tuyere:130)가 설치된다. 용강(110) 중의 탄소와 질소를 정련시키기 위해서는 정련로(100) 내부에 산소 및 아르곤 가스를 취입시킨다. 이때, 산소 가스는 상취(120) 및 저취(130)를 통해 용강(110)의 표면과 용강(110)의 내부에 취입되며, 아르곤 가스는 저취(130)를 통해 용강(110)의 내부에 취입된다.

이때, 상취(120) 설비의 효율을 향상시키며, 용강(110)의 탈탄 시간을 감소시키기 위해 탈탄1 단계에서 상취(120)로부터 취입되는 산소 가스의 취입량을 증가시킨다.

즉, 초기 고탄소 영역에서의 탈탄 속도는 산소 공급율속에 따라 좌우되며, 저탄소 영역에서는 탄소의 확산율속과 이산화탄소분압(Pco)을 얼마나 낮추느냐에 따라 좌우된다. 이에 따라, 본 실시예에서는 탈탄1 단계에서 분(minute)당 공급되는 산소의 공급량 증대시킨다. 따라서, 상취(120)로부터 분사되는 산소 가스를 최단 시간에 많은 양으로 공급시킬 수 있다. 탈탄1 단계에서 상취에서 정련로 내부로 취입되는 분당 산소 가스를 기존(표 1 참조)의 분당 취입되는 산소 가스보다 더 많이 취입되도록 설정한다.

또한, 본 실시예에서는 탈탄2 단계에서 상취(120)를 통해 산소 가스를 계속 취입시키며, 저취(130)를 통해 분사되는 불활성 가스의 양을 증대시켜 탄소의 확산 율속과 이산화탄소분압(Pco)을 낮춰 탈탄 작업을 수행한다. 여기서, 불활성 가스는 질소 및 아르곤 가스이다. 또한, 탈탄2 단계에서 상취(120)로부터 취입되는 산소 가스는 탈탄1 단계에서 취입되는 산소 가스의 취입량보다 감소된다.

이후, 탈탄3 단계에서 상취(120)로부터 취입되는 산소 가스의 취입을 중단시키며, 저취(130)를 통해 불활성 가스를 재취입시켜 용강(110) 중의 탄소와 질소의 농도를 극저 상태로 낮춘다. 이때, 아르곤 가스는 기존 대비(표 1참조) 증가시켜 용강의 교반력을 향상시킨다. 이후, 용강을 교반시켜 용강 내의 탄소를 탈탄시킨다.

[실시예]

본 발명은 [C] 0.04~0.07%, [Si] 0.3~0.5%, [Mn] 1.0~1.3%, [S] 0.010%이하, [Cr] 18.00~18.60%, [Ni] 8.02~8.40%를 함유하는 304 스테인리스강에 정련로의 상취를 이용한 분당 분사되는 산소 공급량 증대시키며 고탄소 영역(탈탄1,2 단계)에서의 산소 가스를 계속 공급시킨다.

표 3은 전술한 취련패턴으로 탈탄 1단계 상취 사용비를 기존 대비 2.5로 증대시켰고, 탈탄2 단계까지 상취를 통해 산소 가스를 분사시켰다.

구분	상취 O₂	저취 O2	저취 N₂, Ar	탈탄효율
탈탄1단계	5	3.5	1	80%이상
탈탄2단계	3.5	3	1.5	80%정도
탈탄3단계		3	1.5	50%이상
탈탄4단계		2.25	2.25
탈탄5단계		1	3.5
탈탄6단계		0.75	3.75
린스,리덕션단계			2.5

구분	정련시간(분)	금속 산화량(Nm3)	산소사용량 (Nm3/Ch)	Ar사용량 (Nm3/Ch)	Si실수율(%)	비고
종래	56	572	2341	1150	95~99%	정련로 동일 노대 사용Ch분석결과
본 발명의 실시예1	51	490	2160	1260	99.4%
본 발명의 실시예 2	55(분석대기16분)	493	2220	1280	103.5%

표 3과 같은 취련 패턴이 적용된 용강은 종래(표 1)의 취련 패턴이 적용된 용강보다 정련시간 및 금속 산화량이 감소된 것을 알 수 있다. 이는 탈탄1 단계에서 상취에서 정련로 내부로 취입되는 분당 산소 가스를 기존(표 1 참조)의 분당 취입되는 산소 가스보다 향상시켰으며, 탈탄2 단계에서도 상취로 산소 가스를 계속 취입시켰기 때문이다. 즉, 표 4를 살펴보면, 본 발명의 실시예는 기존재 대비 정련로의 취련 시간이 평균 3분 정도 단축되었다. 또한, 금속 산화량(Nm3)이 종래보다 80Nm3 감소되었다. 또한, 산소사용량(Nm3/Ch) 및 Si실수율(%) 또한 종래재의 효과보다 현저히 뛰어난 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명에서는 탈탄1 단계에서 상취는 기존 대비 취입되는 분당 산소 공급량을 증가시키며, 탈탄2 단계까지 상취를 이용하여 용강에 산소 가스를 분사시킴으로 용강의 취련 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 용강의 취련 시간을 단축 시킴에 따라 정련로의 가공비를 절감시킬 수 있다. 또한, 정련로가 Neck 공정인 Low Carbon Grade에 본 발명에 따른 취련 패턴을 도입할 경우 연연주비가 증대되어 원가가 절감된다.

이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 정련로의 개략적인 단면도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

100 : 정련로 110 : 용강

120 : 상취 130 : 저취

Claims

용강에 가스를 취입시키기 위한 상취 및 저취가 설치된 정련로를 이용하여 용강을 정련시키는 스테인리스 강의 용강 정련방법에 있어서,

상기 용강 중 탄소와 질소를 정련시키기 위해, 상기 상취를 통해 상기 용강 표면에 산소 가스를 취입시키며, 상기 저취를 통해 상기 용강 내부에 불활성 가스 및 산소 가스를 취입시키는 제1 단계;

상기 상취를 통해 용강 표면에 투입되는 산소 가스의 취입량을 감소시켜 계속 취입시키며, 상기 저취를 통해 분사되는 불활성 가스의 양을 증대시켜 탄소의 확산율속과 이산화탄소분압을 낮추는 제2 단계; 및

상기 상취로부터 취입되는 상기 산소 가스의 취입을 중단시키며, 상기 저취를 이용하여 상기 용강 내부에 불활성 가스를 취입시키는 제3 단계를 포함하는 스테인리스 강의 용강 정련방법.
삭제
삭제
삭제